[发明专利]一种MgB2带材超导连接方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种MgB₂带材超导连接方法。 

背景技术

MgB₂是2001年发现的一种具有广泛应用前景的新型超导材料，目前国内外已有可小批量供应的MgB₂带材。为了进一步简化生产工艺，在磁体和超导输电等领域内更有效地利用MgB₂ 带材，如在医用核磁共振磁体等应用装置中实现闭合运行，减少常导连接造成的接头电阻发热损耗等，需对超导带材进行超导连接。传统合金超导材料如NbTi等以塑性合金为代表的超导材料可采用熔接或加压等方法直接实现超导连接，而MgB₂的熔点较高，本身又属于脆性陶瓷材料，不能采用上述方法实现超导连接。同时，由于在较高温度下(如＞500℃)MgB₂与氧、水蒸汽等极易发生反应，在制作接头时必须注意隔绝上述气体，或采取其他有效措施，否则将在反应中生成非超导化合物，无法实现超导连接。 

实现超导连接的技术指标是R＜10^-11/接头。通过超导连接，可以使多段较短的超导带材连接成具有足够长度、并不影响超导特性的材料，或可在制作超导磁体时形成闭合回路，从而更充分地利用超导体的无电阻特性。目前，针对陶瓷类化合物超导材料，实现超导连接的方法主要是采用熔接或反应焊接工艺，利用高温将超导材料局部熔化并连接，在连接过程中常在接头处加入少量与超导材料成分相同或相近的辅助材料，使其在处理过程中发生反应，并生成超导相，从而改善连接质量，提高临界电流，降低接头阻抗。 

文献“Melt-texturejoining of YBa₂Cu₃O_ybulks”[J.G.Noudem等，Supercond.Sci.Technol.14pp.363(2001)]给出了上述依靠局部熔融处理和加入助剂改善反应条件，实现YBCO等氧化物超导材料超导连接的方法。但文献所述方法主要适用于块材的连接，对于超导带材，由于必须考虑包套材料的去除及在连接处理过程中的软化、熔化和与超导芯反应等问题，目前实现高温氧化物超导材料的超导连接尚有困难，文献“Bi2223/Ag带材超导接头的研究”[郭仁春等，东北大学学报(自然科学版)，25卷，9期，pp.863(2004)]给出了氧化物超导带材连接的一种实验结果，但所采用的方法对于MgB₂带材不完全适用。MgB₂属于高熔点材料，而且在加热到1000℃以上时发生分解，失去超导特性，导致无法实现超导连接。此外，考虑到隔绝空气和水分，并且尽量使超导芯与包套材料等少发生反应，热处理时间应尽量缩短，不能将超导材料暴露在大气中进行长时间的热处理，因此无法像文献中介绍的高温超导氧化物连接方法那样采用缓慢 加热和降温，利用超导芯的再结晶现象来实现可靠连接。最后，采用直接熔接方式，连接点的机械强度主要取决于熔接过程中生成的超导颗粒间结合的紧密程度，这与超导带材制备过程相似，但由于难以像制备过程中那样利用拉拔、轧制造成的机械应力使超导芯致密化，而MgB₂ 属于脆性陶瓷材料，自身机械强度不高，必须采取有效措施对连接区域进行加强。 

发明内容

本发明的目的是克服现有超导带材连接技术在反应温度较高、无法妥善保障接头机械强度、超导芯致密度，以及不能连接易氧化超导芯等方面的缺点，根据Mg、B和MgB₂超导体的物理化学特性和Fe等常用MgB₂超导带材包套材料的性质，提供了一种实现MgB₂超导带材可靠超导连接的方法。本发明不仅可实现两段或多段MgB₂超导带材可靠的机械、电气连接，而且可使接头区域保持较好的超导特性，达到每接头电阻小于10^-11，接头部分的临界电流大于超导带材本体临界电流的70％。